一种基于Z源逆变器的燃料电池汽车变换器

一种基于Z源逆变器的燃料电池汽车变换器

一种基于Z源逆变器的燃料电池汽车变换器
0 引言

近几年来随着汽车需求的高速增长，石油进口大量增加，使国家能源安全面临着重大挑
战。同时，环境问题日益突出，据统计，60％的城市污染来自汽车。与传统汽车相比，
燃料电池汽车具有无污染，工作效率高，低噪音，行驶平稳和不依赖石油等诸多优点，
是汽车未来发展的方向，得到了社会的广泛关注和支持。

在燃料电池汽车系统中，燃料电池和蓄电池是整车所需能量的来源，变换器是整个动力
系统能量流动的重要环节。变换器是燃料电池和蓄电池之间的一个周期性通断的开关控
制装置，具有调节电压及变换电压形式的功能，对于燃料电池汽车，其驱动系统中的变
换器应包括DC／DC(直流-直流)变换器和DC／AC(直流-交流)变换器。

燃料电池汽车车轮的动力来自于电机转动，目前在燃料电池汽车上直流电机的应用逐渐
被交流电机所取代，目前应用最多且最被看好的是异步电机及永磁电机，而对其控制往
往是靠将相应的三相交流电加在其上完成的，因此，燃料电池汽车中需要有逆变器完成
DC／AC变换。事实也表明交流电机驱动系统是未来电动汽车电气驱动系统的主流。

传统的燃料电池汽车借助DC／DC变换器和后级DC／AC变换器的配合调节，实现交流电机
的宽范围多方式调速，DC／DC变换器对燃料电池的最大输出电流和功率进行控制，以保
护燃料电池，同时稳压调节系统线上的电压；DC／AC变换器起到电能变换控制的作用，
将系统总线上的电能转变为适合于电机运行的电能，同时控制电机的运行，构成典型的
两级式电能变化。

传统Boost拓扑升压困难，因为该拓扑升压因子很大时，开关导通比接近1，这样开关导
通时间过长而开关截止时间过短，从而导致损耗和温升过大，影响实用，限制其调压范
围。然而常采用的逆变装置面临着因为额外加入的Boost升压斩波电路，增加了系统成本
，降低了变换效率；